油管设计与管理.doc

中国石油大学（华东）现代远程教育课程教学（自学）基本要求输油管道设计与管理课程教学（自学）基本要求适用层次所有层次适应专业油气储运工程使用学期2008秋自学学时160面授学时40实验学时使用教材教材名称输油管道设计与管理编 者杨筱蘅 张国忠出 版 社石油大学出版社参考教材课程简介本课程是一门应用技术方面的专业必修课，是在学生已修过流体力学、传热学、泵与压缩机等技术基础课的基础上，培养学生综合运用理论知识和方法、开展长距离输油管道设计与管理工作的能力。学习建议掌握管路水力、热力计算的基本概念；掌握等温及热油管道工艺计算的基本方法和步骤；掌握管路和泵站协同工作的工况，会对等温及热油管道的运行工况进行分析和调度；熟悉泵站及加热站的流程，了解管路的调节和保护措施。各章节主要学习内容及要求第一章 输油管道概况和勘察设计主要内容教学基本要求【了解】1、了解我国和世界输油管道的发展概况、长输管道的设计阶段及各阶段的内容和任务。 【掌握】1、掌握长输管道的组成、管道运输的特点；上交作业作业附后第二章等温输油管道的工艺计算第一节 输油泵站的工作特性第二节 输油管道的压能损失第三节 等温输油管道的工艺计算第五节 等温输油管道运行工况分析与调节主要内容教学基本要求【了解】1、了解输油管道用泵机组的类型，2、了解粘度变化对进出站压力的影响，【掌握】1、掌握输油泵工作特性的表示方法、改变输油泵特性的方法、串联泵站和并联泵站工作特性及站特性的计算方法、串联或并联泵机组数的确定方法。2、掌握管道的压降组成、流态化分和流态判别方法、输油管道中的常见流态、影响水力摩阻系数的因素，3、掌握干管、副管和变径管的水力坡降的计算方法和水力坡降线的画法，4、掌握管路工作特性的表示方法和影响管路工作特性的因素，5、掌握旁接油罐和密闭输送方式的特点和优缺点，6、掌握管道纵断面图的特点和画法，会在管道纵断面图上画水力坡降线，7、掌握翻越点的意义和判别方法以及计算长度确定方法，8、掌握泵站数的确定和泵站布置方法，9、掌握管道动静水压力的校核方法。10、掌握管道工况变化原因及运行工况分析方法，会使用能量平衡方程方程分析各种工况变化，11、掌握发生中间站停运、泄漏和堵塞工况时全线输量和各站进出站压力的变化趋势以及工况变化后水力坡降线的画法，12、掌握管道调节的分类及各种调节方法。【重点掌握】1、掌握和熟练使用列宾宗公式计算管道的摩阻、熟记层流和紊流光滑区的m和值，2、熟练掌握泵站与管路联合工作时工作点的求解方法和各站进出站压力的计算方法。上交作业作业附后：习题1(1)；习题1(2)；习题1(3)第三章 加热输送管道的工艺计算第一节 热油管道的温降计算第二节 热油管道的摩阻计算第三节 确定和布置加热站、泵站主要内容教学基本要求【了解】1、了解油流过泵温升和节流温升的计算方法，【掌握】1、掌握热油管道的特点和轴向温降曲线的特点，2、掌握总传热系数的意义和确定方法、以及温度参数的确定方法，3、掌握各种油品物性的确定和表示方法，4、掌握热油管道摩阻计算的特点和摩阻计算的方法以及径向温降对摩阻的影响。5、掌握热油管道加热站数和泵站数的确定方法、热站和泵站的布置及热站和泵站合并的方法、热油管道设计计算的步骤。【重点掌握】1、能熟练使用轴向温降公式计算热油管道的温降，轴向温降公式的用途，上交作业作业附后：习题2；习题3；习题4第四章 易凝高粘原油输送第三节 含蜡原油加热输送的特殊问题主要内容教学基本要求【了解】1、了解原油析蜡和管壁结蜡的过程；【掌握】1、掌握管壁结蜡的机理、影响管壁结蜡的因素，2、原油析蜡和管壁结蜡对轴向温降和摩阻的影响，3、当量管径和当量结蜡厚度的计算方法、防止结蜡和清蜡的措施。上交作业作业附后第五章 热油管道的运行管理第一节 燃油管道的日常运行管理第二节 热油管道的启动投产第三节 热油管道的停输温降及再启动主要内容教学基本要求【了解】1、了解热油管道优化运行方案的确定方法，2、了解热油管道启动投产的程序，3、了解投油时应注意的问题，4、了解热油管道停输的原因、停输温降过程的特点和计算方法、再启动过程的特点和再启动压力的计算方法、影响再起动压力的影响因素。【掌握】1、掌握热油管道工作特性的特点、出现不稳定区的条件、影响热油管道温降的因素，2、掌握热油管道启动过程的特点、热油管道的启动方法以及热油管道的预热计算方法，上交作业作业附后：习题5第六章 顺序输送第一节 顺序输送的特点第二节 顺序输送中的混油第三节 管道终点混油的接受与销售主要内容教学基本要求【了解】【掌握】1、掌握顺序输送的应用范围和顺序输送工艺的特点，2、掌握顺序输送的应用范围和顺序输送工艺的特点，3、掌握管道终点混油浓度和混油量的计算方法，4、影响混油量的因素，5、管道终点混油段的切割方法，6、实现两段切割的充要条件、减少混油的措施。上交作业作业附后：习题6编者：安家荣输油管道设计与管理习题 1某长输管线按“从泵到泵”方式输送柴油，输量为50万吨年，管材为1596，管壁粗糙度e0.1mm。管线的最高工作压力64105Pa，沿线年平均地温t012，最低月平均地温t03，年工作日按350天计算。 泵站选用65y-5012型离心泵，允许进口压力为0-40m油住，每个泵站的站内损失按20m油柱计算。首站进站压力取20m油柱。 泵特性：65y-5012型输水时参数如下：Q(m3/h)H(m)(%)N(kw)156724363.8256005278.5305525385.5 油品的物性参数：20(kg/m3)12(m2/s)3(m2/s)柴油821.33.3410-66.5810-6汽油746.20.8210-6 密度按以下公式换算： t20-(t-20) kg/m3 1.825-0.00l31520 kg/m3 管线长度及高程：距离(km)050100125150162183235255268高程(m)400120470l1551330130079091061060 按平均地温试作以下计算： (1) 按米勒和伯拉休斯公式计算输送柴油的水力摩阻系数，并比较计箕结果的相对差值。 (2) 若改输汽油，按列宾宗公式和伊萨也夫公式计算水力摩阻系数，比较计算结果的相对差值。 (3) 输送柴油的工艺计算： 用最小二乘法求泵特性方程，比较计算与实测值的相对误差。 确定泵站泵机组的运行方式及台数(不计备用泵)。 按列宾宗公式计算水力坡降，求所需泵站数并化整。 用解析法求工作点。 在管线纵断面图上布置泵站。 根据站址计算全线各站进、出站压力，检查全线动静水压力。 计算冬季地温3时，输送柴油的工作点及各站的进、出站压力，并与年平均地温时的进、出站压力比较。 从起点到翻越点，计算平均站间距Lfn、起点至各站的平均站间距Ljj，据此定性分析油品粘度变化时各站进站压力的变化趋势。对比、的计算结果是否符合这个规律，若不符合，请说明原因。 2管路热力计算 某管路长286km，采用4268钢管，埋深1.4m，沿线冬季月平均地温2，月平均气温-10。管壁粗糙度e0.1mm。 (1) 计算管路保温与不保温的总热阻及总传热系数(埋地不保温管线沥青防腐绝缘层厚度7mm，埋地保温管线用聚氨脂泡沫塑料，厚40mm，外面有沥青防水层，厚7mm，忽略1及钢管热阻)。 (2) 若管线架空铺设，试计算不保温及有40mm厚的聚氨脂泡沫塑料保温层时，管线的总热阻及总传热系数。 冬季计算风速5m/s，管外壁至大气的幅射放热系数可取为ar3.5W/m2。 (3) 若输量为500万吨/年，输送密度为870kg/m3的粘油，设计最高输油温度60，最低35，计算上述管路埋地无保温及埋地保温时所需的加热站数、站间长度。油品比热C=2.1kJ/kg。 (4) 管路埋地无保温铺设，计算冬季条件下，间站允许的最小输量。允许最高、最低输油温度为70、30。 (5) 若上述管路的输量降至240万吨/年，可以在设计及运行中采取什么措施实现正常安全输油? 有关参数如下： 土壤导热系数(w/m) 0.96 沥青导热系数(w/m) 0.15 聚氨脂泡沫导热系数(w/m) 0.053分别按理论公式及平均温度计算法计算某热油管路的站间摩阻。管线3257，站间距32km，总传热系数K1.8w/m2，输量98kg/s，出站油温65，沿线地温t03。所输油品物性如下： cp852kg/m3，C2.0kJ/kg TR5.310-6m2/s，u0.036(粘温指数) 4热油管路设计方案 已知条件： (1) 管线总传热系数K2.1w/m2，管线埋深处最低月平均地温t01，螺纹焊接钢管3257，工作压力46105Pa，沥青绝缘层厚度为7mm。 (2) 管输原油的物性参数如下： 20=840kg/m3 C2.1kJ/kg 粘温方程 ln3.62-0.041t (cs) (3) 任务输量为300万吨/年 (4) 沿线里程、高程距离km03.07.119.830.939.650.661.271.380.6高程 m1170120011721220121512301234130513821364距离km94.5104118.5120.5126.5134138.2151.7164.5高程 m147517601590159015251532161213901320(5) 可供选择的加热炉、泵的性能 加热炉四种加热炉，发热能力分别为1745、2326、3489、4652kw。当热负荷不小于加热炉容量的80%时，炉效R0.78，原油热值BH4.2104kJ/kg。 输油泵选用Dyl55-67(5-9)型多级离心泵 泵进口压力范围0-40m油柱 电动机效率e0.93 各级泵性能参数见下表泵型号流量Qm3/h扬程Hm轴功率kw效率允许汽蚀余量，m特性方程Q(m3/s)DYl55-675电机240kw2950转/分901551804033353031571972126372703.25.06.6H445-2.7104Q1.75DYl55-676电机290kw2950转/分901551804764023561852382506372703.25.06.6H527.5-3.19104Q1.75DYl55-676电机340kw2950转/分901551805494694092122762886372703.25.06.6H610-3.69104Q1.75DYl55-678电机380kw2950转/分901551806225364622423163246372703.25.06.6H692-4.18104Q1.75DYl55-679电机440kw2950转/分9015518069560351526935536l6372703.25.06.6H774.5-4.67104Q1.75DYl55-67(5-9)型多级离心泵性能 (6) 站内压降，对热泵站取30m油柱，泵站或加热站取15m油柱。 试作下述计算：(1) 按进、出站油温在60-25之间，计算所需加热站数及站间距，首站进站油温为25。 (2) 按平均温度法计算站间摩阻，选泵及泵的组合方式。确定所需泵站数(进站油温为25)。 (3) 在管线纵断面图上布置加热站、泵站，并按泵站、加热站尽量合并的原则，调整站数或站址。 (4) 选择各站加热炉。 (5) 按任务输量，计算冬季全线月耗电、耗油量。 (6) 若管线投产初期的输量在三、四年内仅为l00万吨/年，在设计中应考虑什么问题?(工艺计算、加热站数、泵站数、主要设备选择、站址选择等方面)。 (7) 若夏季地温为15，各加热站要求停运一台加热炉进行检修，你的设计能满足要求吗? (8) 若最后一个泵站停运，该管线可能达到的输量应如何求解 (从两种运行方式考虑，开式、密闭) ? 5热油管线允许停输时间计算 (1) 3257的架空保温管线，聚氨酯泡沫塑料保温层厚40mm，气温-10，风速5m/s，计算原油从25冷却至20的允许停输时间(无结蜡层)。 (2) 若管内壁平均结蜡厚度为20mm，计算同上温降温度范围的停输时间(计算中将油与管内壁、油与结蜡层内壁温差取为2)。有关数据如下：钢管保温层蜡及凝油密度(kg/m3)785060840比热(kJ/kg)0.50.72.5原油物性参数： 导热系数0.17w/m 体积膨胀系数6.410-4 1/ 24原油表观粘度l1710-6m2/s 6某成品油管线顺序输送汽油和柴油，已知：管材1596，管线长720km，沿线年平均地温12，此温度下汽油、柴油的粘度汽0